Ongeag werkverrigting, koste of veiligheidsoorwegings, is alle vaste toestand herlaaibare batterye die beste keuse om fossielenergie te vervang en uiteindelik die pad na nuwe energievoertuie te realiseer.
As die uitvinder van katodemateriale soos LiCoO2, LiMn2O4 en LiFePO4, is Goodenough bekend op die gebied vanlitium-ioon batteryeen is werklik die "vader van litium-ioonbatterye".
In ’n onlangse artikel in NatureElectronics hersien John B. Goodenough, wat 96 jaar oud is, die geskiedenis van die uitvinding van die herlaaibare litiumioonbattery en wys die pad vorentoe.
In die 1970's het 'n oliekrisis in die Verenigde State uitgebreek.Toe die regering sy oorafhanklikheid van olie-invoer besef het, het die regering 'n groot poging begin om son- en windenergie te ontwikkel.As gevolg van die intermitterende aard van son- en windenergie,herlaaibare batteryewas uiteindelik nodig om hierdie hernubare en skoon energiebronne te berg.
Die sleutel tot omkeerbare laai en ontlading is die omkeerbaarheid van die chemiese reaksie!
Destyds het die meeste van die nie-herlaaibare batterye litium negatiewe elektrodes en organiese elektroliete gebruik.Om herlaaibare batterye te verkry, het almal begin werk aan omkeerbare inbedding van litiumione in gelaagde oorgangsmetaalsulfiedkatodes.Stanley Whittingham van ExxonMobil het ontdek dat omkeerbare laai en ontlading bereik kan word deur interkalasie-chemie met behulp van gelaagde TiS2 as die katodemateriaal, met die ontladingsproduk LiTiS2.
Hierdie sel, wat in 1976 deur Whittingham ontwikkel is, het goeie aanvanklike doeltreffendheid behaal.Na verskeie herhalings van laai en ontlading het litiumdendriete egter binne die sel gevorm, wat van die negatiewe na die positiewe elektrode gegroei het, wat 'n kortsluiting geskep het wat die elektroliet kon aansteek.Hierdie poging het weer op mislukking geëindig!
Intussen het Goodenough, wat na Oxford verhuis het, ondersoek ingestel na hoeveel litium hoogstens uit die gelaagde LiCoO2- en LiNiO2-katodemateriaal ontbind kon word voordat die struktuur verander het.Op die ou end het hulle omkeerbare ontbedding van meer as die helfte van die litium uit die katodemateriaal behaal.
Hierdie navorsing het Akira Yoshino van AsahiKasei uiteindelik gelei om die eerste voor te bereiherlaaibare litium-ioon battery: LiCoO2 as die positiewe elektrode en grafitiese koolstof as die negatiewe elektrode.Hierdie battery is suksesvol in Sony se vroegste selfone gebruik.
Om koste te verminder en veiligheid te verbeter.Die heeltemal soliede herlaaibare battery met soliede as elektroliet blyk 'n belangrike rigting vir toekomstige ontwikkeling te wees.
So vroeg as die 1960's het Europese chemici gewerk aan die omkeerbare inbedding van litiumione in gelaagde oorgangsmetaalsulfiedmateriale.Destyds was die standaardelektroliete vir herlaaibare batterye hoofsaaklik sterk suur en alkaliese waterige elektroliete soos H2SO4 of KOH.Omdat H+ in hierdie waterige elektroliete goeie diffusiwiteit het.
Op daardie tydstip is die mees stabiele herlaaibare batterye gemaak met gelaagde NiOOH as die katodemateriaal en 'n sterk alkaliese waterige elektroliet as die elektroliet.h+ kan omkeerbaar in die gelaagde NiOOH-katode ingebed word om Ni(OH)2 te vorm.die probleem was dat die waterige elektroliet die spanning van die battery beperk het, wat 'n lae energiedigtheid tot gevolg gehad het.
In 1967 het Joseph Kummer en NeillWeber van Ford Motor Company ontdek dat Na+ goeie diffusie-eienskappe in keramiekelektroliete bo 300°C het.Hulle het toe 'n Na-S herlaaibare battery uitgevind: gesmelte natrium as die negatiewe elektrode en gesmelte swaelbevattende koolstofbande as die positiewe elektrode.As gevolg hiervan het hulle 'n Na-S herlaaibare battery uitgevind: gesmelte natrium as die negatiewe elektrode, gesmelte swael wat 'n koolstofband as die positiewe elektrode bevat, en 'n soliede keramiek as die elektroliet.Die bedryfstemperatuur van 300°C het egter hierdie battery gedoem om onmoontlik te wees om te kommersialiseer.
In 1986 het Goodenough 'n volwaardige herlaaibare litiumbattery sonder dendrietgenerering met behulp van NSICON gerealiseer.Tans is al-vaste toestand herlaaibare litium- en natriumbatterye gebaseer op vastestof-elektroliete soos NSICON gekommersialiseer.
In 2015 het MariaHelena Braga van die Universiteit van Porto ook 'n isolerende poreuse oksied vaste elektroliet gedemonstreer met litium- en natriumioongeleidingsvermoë wat vergelykbaar is met die organiese elektroliete wat tans in litiumioonbatterye gebruik word.
Kortom, ongeag werkverrigting, koste of veiligheidsoorwegings, is alle vaste toestand herlaaibare batterye die beste keuse om fossielenergie te vervang en uiteindelik die pad na nuwe energievoertuie te realiseer!
Pos tyd: Aug-25-2022